高性能氧化鋯陶瓷超微粉生料及制備工藝

詹文河 楊玉蘭 賴翔翔 馮惠倩

【摘 ?要】本文通過對高性能氧化鋯陶瓷超微粉生料及制備工藝進行分析研究，主要采用理論概述、特點分析、流程分析等方式，將高性能氧化鋯陶瓷超微粉生料及制備工藝的方法性、重要性進行闡明，為該制備工藝的順利發展提供依據參考。

【關鍵詞】高性能氧化;鋯陶瓷;超微粉生料;制備工藝

前言：高性能氧化鋯陶瓷制造需要超微粉質，而“超微粉質”的制備形成工藝相對較為復雜，通過對高性能氧化鋯陶瓷超微粉生料及制備工藝進行分析研究，將其實質性、方法性進行論述，主要包括：超微粉生料、制備工藝、注重制備流程及人員素質等，為下一步工作開展奠定堅實基礎。

一、氧化鋯陶瓷概述

首先，氧化鋯陶瓷主要呈乳白色，其包含雜質后多為黃色及灰色。氧化鋯陶瓷普遍含有大量HfO2，該影響效果為“不易產生分離”。通過實驗觀察發現，其在常壓狀態下純ZrO2主要以三種晶態表現出來。其次，針對氧化鋯陶瓷的特殊性、需求性，在對其進行生產過程中要求其粉體結構性能為制備高純、粒子微細、分散能力較好及粒度分布相對較窄。最后，氧化鋯超細粉末制備不是單一片面的簡單流程，而是更為科學、合理的系統布局，該制備方法種類較多。另外，氧化鋯主要提純方法包括：氯化、熱分解法、沉淀法、膠體法、水解法、石灰熔融法、等離子弧法、噴霧熱解法及堿金屬氧化分解法等。針對不同的氧化鋯陶瓷需求采用不同技藝方法。

二、氧化鋯陶瓷種類特點

純ZrO2通常為乳白色，如包含雜質后可能呈現黃色、灰色。通過筆者對相關數據資料整理發現，國際上已探明發現的鋯資源大致為2100萬噸。其中，氧化鋯主要是通過鋯礦石經過加工提純而成。其常壓形態下純ZrO2分為三種晶態，主要包括：單斜氧化鋯、四方氧化鋯及立方氧化鋯。經過試驗證明該三種晶態存在不同溫度變化內可以進行互相轉化。

三、高性能氧化鋯陶瓷超微粉生料及制備工藝

（一）超微粉生料

通過對高性能氧化鋯陶瓷實際要求分析發現，在其超微粉生料選擇方面應該更加科學性、合理性，具體如下：第一、該超微粉體必須具有分散性能較好，如超微粉逐漸密度較為牢靠就無法在實際制造過程中進行有效分解，影響了高性能氧化鋯陶瓷的結構堅固及分布均勻。第二、該超微粉體粒子必須超細，從生產工藝的角度來講，超微粉體粒子結構大小對其制造工藝及效果發揮影響重大，一旦該超微粉體粒子過大就對整體高性能氧化鋯陶瓷內部組織密度堅固性、牢靠性造成影響，不利于雛形建立。第三、該超微粉體必須制備高純，制備高純是超微粉體在高性能氧化鋯陶瓷應用中的重要基礎前提，只有保持其制備高純才能提升其工藝質量[1]。

（二）制備工藝

氧化鋯超細粉制備工藝諸多，本章節主要針對共沉淀法、蒸發法、兩種方法進行具體分析，第一、共沉淀法，共沉淀法主要是指將含有兩種及多種陽離子在溶液中呈現，多種物質均勻、平衡的存在溶液之中。其后通過對其進行沉淀劑添加，在經過沉淀反應之后，使各種成分在均一沉淀形式下進行沉淀作業，最終得的諸多物質的沉淀成果[2]。共沉淀法具有以下優勢：第一、可以通過該溶液當中的諸多化學反應迅速獲取化學成分均占一份的超微粉體材料‘’第二、可以較為容易的制備出粒度較小且分布相對均勻的超微粉體材料。制備高性能陶瓷粉體采用的“共沉淀法”主要是對包含多種陽離子溶液當中添加“沉淀劑”，該方法可以使其中所有金屬離子呈現完全沉淀。同時，在實際采用“共沉淀法”制備超微粉體時，一定要對其加工工藝、現場條件進行管控，其主要包括：相關化學配比、溶液組織濃度、溶液組織溫度、分散劑種類及數量、科學混合方式應用、攪拌速率及洗滌方法、pH值分析、干燥溫度及有關方法、煅燒溫度及有關方法等。通過實驗在其NH4HC03溶液當中適度添加NH4Al（S04）2、Y（N03）3等混合溶液，使其經過共沉淀后生成YAG碳酸鹽及前驅體。其后通過1000℃加熱后獲得平均粒徑為30nm，并且分散功能較強的YAG超微粉體。第二、蒸發法，蒸發法相對共沉淀法較為簡單，主要是通過對化學溶液中的組織成分進行發酵蒸發，其原理與水蒸氣凝固原理相同，通過將化學溶液進行科學加熱，使其水分大量蒸發，其后通過科學提煉形成超微粉質。但蒸發法從備質量、效率等方面都遠低于共沉淀法。所以，筆者建議在其實際高性能氧化鋯陶瓷超微粉生料及制備工藝中，應該采用“共沉淀法”[3-4]。

（三）注重制備流程及人員素質

應該對高性能氧化鋯陶瓷超微粉制備流程進行規范，高性能氧化鋯陶瓷超微粉制備工藝不是單一片面的簡單流程，而是更為科學、合理的系統布局，需要對制備流程、環節進行標準規范，這樣才能起到提升制備質量的實際作用，為高性能氧化鋯陶瓷奠定堅實基礎。同時，應該注重制備人員的綜合素質及專業能力提升，制備人員是該工藝得以順利開展的重要基礎，應該定期、定時對制備人員進行理論知識培訓，并通過實驗、實踐等方式提升其實際制備能力，并積極效仿學習國外先進制備工藝，為下一步制備工作開展打下重要基礎[5]。

結論：綜上所述，通過對高性能氧化鋯陶瓷超微粉生料及制備工藝進行分析研究，主要包括：氧化鋯陶瓷概述;氧化鋯陶瓷種類特點;高性能氧化鋯陶瓷超微粉生料及制備工藝，其包括超微粉生料、制備工藝、注重制備流程及人員素質等，從多方面、多渠道對高性能氧化鋯陶瓷超微粉制備工藝的流程性、重點性進行闡述，為下一步工作開展打下重要基礎。

參考文獻：

[1]顏美秋，呂圭源，陳素紅等.人參超微粉對正常和免疫力低下小鼠免疫功能的影響[J].中國現代應用藥學，2018，35（11）：1665-1669.

[2]黃其春，鄭新添，黃翠琴等.銀杏葉超微粉對斷奶仔豬生長性能、腸道菌群及其形態的影響[J].中國畜牧雜志，2018，54（11）：105-109.

[3]王詩鷺，喬楚，劉桐等.天麻超微粉膠囊的制備工藝研究[J].中國中醫藥現代遠程教育，2018，16（16）：75-77.

[4]孔馨逸，劉妍如，唐志書等.響應面法優選葛根超微粉的制備工藝及活性成分測定研究[J].中草藥，2018，49（13）：2993-3000.

[5]王平平，楊芙蓮.響應面法優化甜蕎麥超微粉煎餅的工藝配方[J].糧油食品科技，2018，26（06）：7-13.

作者簡介：

詹文河，性別：男，民族：漢族，籍貫：廣東省深圳市，職務/職稱：院長/高級經營師，學歷：博士后，研究方向：新材料 單位：汕尾市前瞻高等理工研究院，單位所在地址：廣東省汕尾市城區紅草鎮沿河路88號，單位郵編：516600。

（作者單位：汕尾市前瞻高等理工研究院）